Хлорид меди (II) - Copper(II) chloride

Хлорид меди (II)
Толбачит-3D-шары.png
Безводный
Хлорид меди (II ).jpg
Безводный
Хлорид меди.jpg
Дигидрат
Имена
Другие имена
Хлорид меди
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
8128168
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.028.373 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
9300
Номер RTECS
UNII
Номер ООН 2802
  • InChI = 1S / 2ClH.Cu / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2 проверитьY
    Ключ: ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L проверитьY
  • InChI = 1 / 2ClH.Cu / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2 / rCl2Cu / c1-3-2
    Ключ: ORTQZVOHEJQUHG-LRIOHBSEAE
  • InChI = 1 / 2ClH.Cu / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2
    Ключ: ORTQZVOHEJQUHG-NUQVWONBAE
  • Cl [Cu] Cl
  • [Cu + 2]. [Cl -]. [Cl-]
Характеристики
CuCl 2
Молярная масса 134,45 г / моль (безводный)
170,48 г / моль (дигидрат)
Появление желто-коричневое твердое вещество (безводное)
сине-зеленое твердое вещество (дигидрат)
Запах без запаха
Плотность 3,386 г / см 3 (безводный)
2,51 г / см 3 (дигидрат)
Температура плавления 498 ° C (928 ° F, 771 K) (безводный)
100 ° C (обезвоживание дигидрата)
Точка кипения 993 ° С (1819 ° F, 1266 К) (безводный, разлагается)
70,6 г / 100 мл (0 ° C)
75,7 г / 100 мл (25 ° C)
107,9 г / 100 мл (100 ° C)
Растворимость метанол:
68 г / 100 мл (15 ° C)


этанол:
53 г / 100 мл (15 ° C)
растворим в ацетоне

+ 1080 · 10 −6 см 3 / моль
Состав
искаженная структура CdI 2
Восьмигранный
Опасности
Паспорт безопасности Fisher Scientific
Пиктограммы GHS GHS05: КоррозийныйGHS06: ТоксичноGHS07: ВредноGHS09: Опасность для окружающей среды
Сигнальное слово GHS Опасность
H301 , H302 , H312 , H315 , H318 , H319 , H335 , H400 , H410 , H411
Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р273 , Р280 , Р301 + 310 , P301 + 312 , P302 + 352 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P312 , P321 , P322 , P330 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P363 , P391 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
2
0
1
точка возгорания Не воспламеняется
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 1 мг / м 3 (как Cu)
REL (рекомендуется)
TWA 1 мг / м 3 (как Cu)
IDLH (Непосредственная опасность)
TWA 100 мг / м 3 (как Cu)
Родственные соединения
Другие анионы
Фторид
меди (II) Бромид меди (II)
Другие катионы
Хлорид меди (I) Хлорид
серебра Хлорид
золота (III)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Хлорид меди (II) представляет собой химическое соединение с химической формулой CuCl 2 . Безводная форма желтовато-коричневого цвета, но медленно впитывает влагу с образованием сине-зеленого дигидрата .

И безводная, и дигидратная формы встречаются в природе как очень редкие минералы толбахит и эриохальцит , соответственно.

Состав

Безводный CuCl 2 имеет искаженную структуру иодида кадмия . В этом мотиве центры меди октаэдрически . Большинство соединений меди (II) демонстрируют искажения от идеализированной октаэдрической геометрии из -за эффекта Яна-Теллера , который в этом случае описывает локализацию одного d-электрона на молекулярной орбитали, которая является сильно разрыхляющей по отношению к паре хлоридных лигандов. В CuCl 2 · 2H 2 O медь снова принимает сильно искаженную октаэдрическую геометрию, центры Cu (II) окружены двумя водными лигандами и четырьмя хлоридными лигандами, которые асимметрично соединяются с другими центрами Cu.

Хлорид меди (II) парамагнитен . Представляет исторический интерес CuCl 2 · 2H 2 O был использован в первых измерениях электронного парамагнитного резонанса Евгением Завойским в 1944 году.

Свойства и реакции

Водные растворы хлорида меди (II). Зеленоватый при высоком содержании [Cl - ], более синий при пониженном содержании [Cl - ].

Водный раствор, приготовленный из хлорида меди (II), содержит ряд комплексов меди (II) в зависимости от концентрации, температуры и наличия дополнительных хлорид-ионов. Эти разновидности включают синий цвет [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ и желтый или красный цвет галогенидных комплексов формулы [CuCl 2 + x ] x- .

Гидролиз

Гидроксид меди (II) выпадает в осадок при обработке растворов хлорида меди (II) основанием:

CuCl 2 + 2 NaOH → Cu (OH) 2 + 2 NaCl
Кристалл дигидрата хлорида меди (II)

Частичный гидролиз дает тригидроксид хлорида дигидрохлорида Cu 2 (OH) 3 Cl, популярный фунгицид.

Редокс

Хлорид меди (II) - мягкий окислитель. Он разлагается до хлорида меди (I) и газообразного хлора около 1000 ° C:

2 CuCl 2 → 2 CuCl + Cl 2

Хлорид меди (II) (CuCl 2 ) реагирует с несколькими металлами с образованием металлической меди или хлорида меди (I) (CuCl) с окислением другого металла. Чтобы преобразовать хлорид меди (II) в хлорид меди (I), может быть удобно восстановить водный раствор диоксидом серы в качестве восстановителя:

2 CuCl 2 + SO 2 + 2 H 2 O → 2 CuCl + 2 HCl + H 2 SO 4

Координационные комплексы

CuCl 2 реагирует с HCl или другими источниками хлорида с образованием комплексных ионов: красный CuCl 3 - (на самом деле это димер Cu 2 Cl 6 2- , пара тетраэдров, имеющих общий край) и зеленый или желтый CuCl 4 2− .

CuCl
2
+ Cl-
CuCl-
3
CuCl
2
+ 2 кл-
CuCl2-
4

Некоторые из этих комплексов можно кристаллизовать из водного раствора, и они принимают широкий спектр структур.

Хлорид меди (II) также образует различные координационные комплексы с лигандами, такими как аммиак , пиридин и оксид трифенилфосфина :

CuCl 2 + 2 C 5 H 5 N → [CuCl 2 (C 5 H 5 N) 2 ] (тетрагональный)
CuCl 2 + 2 (C 6 H 5 ) 3 PO → [CuCl 2 ((C 6 H 5 ) 3 PO) 2 ] (тетраэдрический)

Однако «мягкие» лиганды, такие как фосфины (например, трифенилфосфин ), йодид и цианид, а также некоторые третичные амины, индуцируют восстановление с образованием комплексов меди (I).

Подготовка

Хлорид меди (II) получают в промышленных масштабах путем хлорирования меди. Медь при красном нагреве (300-400 ° C) непосредственно соединяется с газообразным хлором, давая (расплавленный) хлорид меди (II). Реакция очень экзотермическая.

Cu ( ы ) + Cl- 2 ( г ) → CuCl 2 ( л )

Также коммерчески практично комбинировать оксид меди (II) с избытком хлорида аммония при аналогичных температурах, получая хлорид меди, аммиак и воду:

CuO + 2NH 4 Cl → CuCl 2 + 2NH 3 + H 2 O

Хотя металлическая медь сама по себе не может быть окислена соляной кислотой , содержащие медь основания, такие как гидроксид, оксид или карбонат меди (II), могут реагировать с образованием CuCl 2 в кислотно-щелочной реакции .

После приготовления раствор CuCl 2 может быть очищен кристаллизацией . При стандартном методе раствор, смешанный с горячей разбавленной соляной кислотой , вызывает образование кристаллов путем охлаждения в ванне с хлоридом кальция (CaCl 2 ) и льдом.

Существуют косвенные и редко используемые способы использования ионов меди в растворе для образования хлорида меди (II). Электролиз водного раствора хлорида натрия с помощью медных электродов дает (среди прочего) сине-зеленую пену, которую можно собрать и превратить в гидрат. Хотя обычно этого не делают из-за выделения токсичного газообразного хлора и преобладания более общего процесса хлористой щелочи , электролиз преобразует металлическую медь в ионы меди в растворе, образующем соединение. Действительно, любой раствор ионов меди можно смешать с соляной кислотой и превратить в хлорид меди, удалив любые другие ионы.

Естественное явление

Хлорид меди (II) встречается в природе в виде очень редкого безводного минерала толбахита и дигидрата эриохальцита. Оба найдены возле фумарол и в некоторых медных рудниках. Чаще встречаются смешанные оксигидроксид-хлориды, такие как атакамит Cu 2 (OH) 3 Cl, образующиеся среди зон окисления Cu рудных пластов в засушливом климате (также известные из некоторых измененных шлаков).

Использует

Сокатализатор в процессе Wacker

Основное промышленное применение хлорида меди (II) - это сокатализатор с хлоридом палладия (II) в процессе Wacker . В этом процессе этен (этилен) превращается в этаналь (ацетальдегид) с использованием воды и воздуха. В ходе реакции, PdCl 2 является сводится к Pd , и CuCl 2 служит для повторного окисления это обратно в PdCl 2 . Затем воздух может окислить образовавшуюся CuCl обратно до CuCl 2 , завершая цикл.

  1. C 2 H 4 + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 CHO + Pd + 2 HCl
  2. Pd + 2 CuCl 2 → 2 CuCl + PdCl 2
  3. 4 CuCl + 4 HCl + O 2 → 4 CuCl 2 + 2 H 2 O

Общий процесс:

2 С 2 Н 4 + О 2 → 2 СН 3 СНО

Катализатор в производстве хлора

Хлорид меди (II) используется в качестве катализатора в различных процессах, которые производят хлор путем оксихлорирования . Процесс Дикона протекает при температуре от 400 до 450 ° C в присутствии хлорида меди:

4 HCl + O 2 → 2 Cl 2 + 2 H 2 O

Хлорид меди (II) катализирует хлорирование при производстве винилхлорида и дихлорэтана .

Хлорид меди (II) используется в цикле медь – хлор, в котором он расщепляет водяной пар на соединение кислорода меди и хлористый водород, а затем восстанавливается в цикле из электролиза хлорида меди (I).

Другие области применения органических синтетических материалов

Хлорид меди (II) имеет несколько узкоспециализированных применений в синтезе органических соединений . Это влияет на хлорирование из ароматических углеводородов -за часто проводят в присутствии оксида алюминия . Он способен хлорировать альфа-положение карбонильных соединений:

Альфа-хлорирование альдегида с использованием CuCl2.

Эта реакция проводится в полярном растворителе, таком как диметилформамид (ДМФ), часто в присутствии хлорида лития , который ускоряет реакцию.

CuCl 2 в присутствии кислорода также может окислять фенолы . Основной продукт может быть направлен на получение либо хинона, либо связанного продукта окислительной димеризации. Последний процесс обеспечивает путь получения 1,1-бинафтола с высоким выходом :

Связывание бета-нафтола с использованием CuCl2.

Такие соединения являются промежуточными продуктами в синтезе BINAP и его производных.

Дигидрат хлорида меди (II) способствует гидролизу ацетонидов , то есть для снятия защиты с регенерированием диолов или аминоспиртов , как в этом примере (где TBDPS = трет- бутилдифенилсилил ):

Снятие защиты с ацетонида с помощью CuCl2 · 2H2O.

CuCl 2 также катализирует свободнорадикальное присоединение сульфонилхлоридов к алкенам ; затем альфа-хлорсульфон может быть отщеплен основанием с образованием винилсульфонового продукта.

Ниша использует

Хлорид меди (II) также используется в пиротехнике как сине-зеленый краситель. При испытании пламенем хлориды меди, как и все соединения меди, излучают зелено-синий цвет.

В картах индикаторов влажности (HIC) на рынке можно найти HIC от коричневого до лазурного цвета без кобальта (на основе хлорида меди (II)). В 1998 году Европейское сообщество (ЕС) классифицировало предметы, содержащие хлорид кобальта (II) от 0,01 до 1% по весу, как T (токсичные) с соответствующей R-фразой R49 (может вызвать рак при вдыхании). Как следствие, были разработаны новые не содержащие кобальта карты индикаторов влажности, содержащие медь.

Безопасность

Хлорид меди (II) может быть токсичным. Агентством по охране окружающей среды США разрешены только концентрации ниже 5 частей на миллион в питьевой воде .

использованная литература

дальнейшее чтение

  1. Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. Лиде, Дэвид Р. (1990). CRC Справочник по химии и физике: готовый справочник химических и физических данных . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 0-8493-0471-7.
  3. The Merck Index , 7-е издание, Merck & Co, Рэуэй, Нью-Джерси, США, 1960.
  4. Д. Николлс, Комплексы и переходные элементы первого ряда , Macmillan Press, Лондон, 1973.
  5. А.Ф. Уэллс, Структурная неорганическая химия , 5-е изд., Oxford University Press, Оксфорд, Великобритания, 1984.
  6. Дж. Марч, Продвинутая органическая химия , 4-е изд., Стр. 723, Вили, Нью-Йорк, 1992.
  7. Реагенты Fieser & Fieser для органического синтеза, том 5, стр. 158, Wiley, New York, 1975.
  8. Д. У. Смит (1976). «Хлоркупраты (II)». Обзоры координационной химии . 21 (2–3): 93–158. DOI : 10.1016 / S0010-8545 (00) 80445-2 .

внешние ссылки